EP0968454B1 - Optischer mehrfachschalter - Google Patents

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EP0968454B1
EP0968454B1 EP98919122A EP98919122A EP0968454B1 EP 0968454 B1 EP0968454 B1 EP 0968454B1 EP 98919122 A EP98919122 A EP 98919122A EP 98919122 A EP98919122 A EP 98919122A EP 0968454 B1 EP0968454 B1 EP 0968454B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
optical
recesses
multiple switch
main body
inputs
Prior art date
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EP98919122A
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English (en)
French (fr)
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EP0968454A1 (de
Inventor
Antoni Picard
Jens Schulze
Michel Neumeier
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Institut fuer Mikrotechnik Mainz GmbH
Original Assignee
Institut fuer Mikrotechnik Mainz GmbH
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Publication date
Application filed by Institut fuer Mikrotechnik Mainz GmbH filed Critical Institut fuer Mikrotechnik Mainz GmbH
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Publication of EP0968454B1 publication Critical patent/EP0968454B1/de
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B26/004—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/3576—Temperature or heat actuation

Definitions

  • optical input and optical output in Contrary to the term optical channel only serves to simplify the Description of the optical multiple switch. Because of the reversibility the light paths is a use in both beam directions, so bidirectional, possible.
  • the optical multiple switches according to the invention are preferably also used Free jets, d. H. with light rays not guided in waveguide structures, operated. This can be achieved, for example, by using Optical fiber led light before entering the actual Switch is collimated or focused. Basically, it is also conceivable optical structures for guidance are integrated in the optical multiple switches of light, for example by means of layer or trench waveguide structures record, but a more complex structure of the base body is required.
  • the position of the optical inputs and outputs in the optical multiple switches is not mandatory.
  • An arrangement becomes for N greater than or equal to 2 preferred, in which the N first incident light beams LS1 (n) do not match the N second incident light beams LS2 (n) lie in one plane.
  • N first incident light beams LS1 (n) do not match the N second incident light beams LS2 (n) lie in one plane.
  • N second optical inputs one approximately parallel arrangement of the N first and one approximately parallel Arrangement of the N second optical inputs preferred.
  • the result emerging levels of incident light rays and levels of emerging light rays can be used depending on the geometry
  • Optical multiple switch can be arranged in a variety of ways.
  • the multiple optical switches are two Recesses in the base body for optional reflection or transmission provided by light.
  • the formed by these recesses on the Areas involved in reflection are in a preferred arrangement to each other at an angle of about 70 ° to 110 °.
  • there are others Arrangements of these surfaces to one another are conceivable.
  • the cross section of a recess in the plane of the Beam path of a light beam are many implementation options depending on Type of the desired beam guidance and the manufacturing process used given.
  • the cross section in essentially the shape of a square or triangle.
  • a second preferred embodiment of the optical multiple switch there is only one recess in the body, which is the two surfaces forms on which light is either reflected or transmitted. After a preferred embodiment, these two surfaces are at an angle from about 70 ° to 110 ° to each other. However, here too there are other arrangements these surfaces to each other conceivable.
  • Examples of cross-sectional geometries of the Recess are a triangular and a trapezoidal cross-section. Becomes the recess is formed by a gap, for example a V-shaped one or trough-shaped cross section of the recess is possible.
  • the basic body with which the optical multiple switch according to the invention can be realized can consist of one or more pieces, the Recesses at their ends advantageously by cover plates be closed.
  • Areas where reflections take place should, to avoid scattering, have a sufficiently high optical quality. Areas through the light only is transmitted, because they are in the transmitting switching state with the optically denser material in contact, no high optical Show surface quality.
  • the main body should at least in the beam path from one in the used wavelength range consist of transparent material. He can also made entirely from one or different transparent materials his.
  • transparent polymers such as optionally fluorinated polymethyl methacrylate (PMMA), glasses or after transparent materials produced using a sol-gel process.
  • the base body can also be a or have several further recesses. These can be shaped and additionally be structured that they can hold and hold individual or fiber optic cables combined into fiber ribbons are suitable.
  • devices for receiving Fiber connectors are integrated for easy connection to the optical To enable input and output optical fibers.
  • optical elements such as Ball lenses, microlenses, GRIN lenses and / or cylindrical lenses, for Collimation and / or focusing, especially from the Optical fibers diverging light rays emerging in the base body be included.
  • optical elements such as Ball lenses, microlenses, GRIN lenses and / or cylindrical lenses, for Collimation and / or focusing, especially from the Optical fibers diverging light rays emerging in the base body be included.
  • the inclusion of, for example, is also conceivable line-shaped microlens fields for bundling light beams of several optical channels.
  • the recess involved can be, for example, outside the recess connected with it, variable in volume Liquid reservoir can be provided. Through one on the liquid reservoir from the outside, for example, by an electrical piezo element thermoelectric element or an electromagnetic arrangement The force acting is now the optically denser material or the optically thinner one Fabric pressed into the recess, creating the optical Multiple switch in the transmitting or reflective switching state switches.
  • variable in volume Liquid reservoir can be provided.
  • the optically denser material passes through the heating or cooling of the optically denser and / or the thermal expansion or optically thinner material Contraction in the recess in question.
  • the device at least one switchable, with the optically thinner material and / or optically denser substance in contact with the heating element and / or cooling element.
  • Figure 1b shows a section through the multiple switch of Figure 1a with two opposite and two perpendicular to it Optical waveguides. Inside of the base body 1 there is a through the entire basic body-extending V-shaped recess 11.
  • FIG. 2a the beam path in an optical multiple switch, as shown in FIG. 1b, is indicated in the reflective switching state.
  • a light beam LS1 (n) incident from the entrance E1 (n) strikes an area 12 formed by a V-shaped recess 11 at an angle of approximately 45 ° 4, for example air, the incident light beam LS1 (n) is totally reflected in the direction of the optical output A1 (n).
  • the light beam LS2 (n) incident from the input E2 (n) is totally reflected on the surface 13 in the direction of the output A2 (n).
  • Several such inputs and outputs can be arranged next to one another in an optical multiple switch, as was shown in FIG. 1a with 2x4 parallel optical inputs and 2x4 parallel optical outputs.
  • the incident light beams LS1 (n) and LS2 (n) each lie in one plane, both planes being at an angle of 90 ° to one another.
  • the optical multiple switch according to FIG. 2a can also have two triangular recesses 7, 8 can be realized in the base body 1 (FIG 3).
  • the surfaces 9 and 10 formed by the recesses 7, 8 lie approximately at right angles to each other.
  • Switching state contain both recesses 7, 8 an optically thinner Fabric 4, so that the inputs E1 (n) and E2 (n) with the outputs A1 (n) and A2 (n) are connected.
  • the multiple switch of Figure 4 can also while maintaining the Functionality with only one, for example parallelogram-shaped Recess can be realized, as shown in Figure 5.
  • FIG. 6 shows an optical multiple switch with a triangular shape Recess 25 and two additional reflective surfaces 29, 30 am Basic body 1.
  • the surface 30 lies opposite the inputs E1 (n) and Area 29 opposite the exits A1 (n).
  • the light beam LS1 (n) through the Side surfaces 27 and 28 of the recess 25 are not deflected because the Recess 25 with an optically denser, approximately to the refractive index of the material of the base body 1 adapted material 26 is filled.
  • the one from the Input E2 (n) incident light beam LS2 (n) passes through the recess 25 undeflected through and hits the surfaces with two total reflections 30 and 29 of the base body 1 to the optical output A1 (n).
  • the optical multiple switch according to Figure 6 enables due to vertical arrangement of the optical inputs E2 (n) and the optical Outputs A1 (n) to the optical inputs E1 (n) and optical outputs A2 (n) a simple implementation of an optical bus system, analogous to that in the communication systems known with perpendicular to the electrical conductor tracks arranged plug-in cards and plug-in boards.
  • Figure 7a shows a section through an optical multiple switch for example according to FIG. 5 along the incident light beam LS1 (n) and perpendicular to the sectional plane shown in FIG. 5.
  • reflective switching state is the recess 20 in the area of Beam path filled with the optically thinner material 4.
  • the one from the entrance E1 (n) incident light beam is reflected on the surface 21.
  • the reflected The beam and the light beam coming in from the input E2 (n) lie approximately perpendicular to the cutting plane.
  • the light beam reflected on the surface 22 LS2 (n) meets output A2 (n).
  • With the recess 20 are one with the optically denser substance 26 filled chamber 35 and a cavity 34 connected.
  • the chamber 35 in the base body 1 is outwardly with a membrane 31 completed.
  • the cavity 34 is formed by a spacer 33 attached membrane 32 completed.

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Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Mehrfachschalter gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Im Bereich der optischen Nachrichtentechnik gewinnen optische Schalter zum wahlweise Verknüpfen von optischen Nachrichtenkanälen sowohl untereinander als auch mit lokalen Netzen und Endnutzern eine zunehmende Bedeutung. Insbesondere besteht ein Bedarf an optischen Mehrfachschaltern kompakter und einfacher Bauweise, die eine Einkoppelung von optischen Komponenten oder Lichtwellenleitern in vorhandene Lichterwellenleiteranordnungen ermöglichen.
Es sind mechanische Matrixschalter bekannt, bei denen Spiegel oder Prismen mit hoher Präzision bewegt werden. Auf Spiegel- oder Prismenanordnungen beruhende Schalter benötigen einen sehr stabilen und präzisen Aufbau. Die geforderte Präzision ist im allgemeinen mit einem hohen technischen Aufwand verbunden.
Neben den optischen Schaltelementen, bei denen die mikrooptischen Komponenten mit hoher Präzision bewegt werden, sind auch optische Schaltelemente bekannt, die nach einem Schaltprinzip arbeiten, das eine Bewegung von mikrooptischen Komponenten nicht erforderlich macht.
Die GB 1 494 150 beschreibt ein optisches Schaltelement in einem Lichtwellenleiter, bei dem eine Grenzfläche, auf die das einfallende Licht trifft, zwischen einem Zustand der Totalreflexion und der Transmission umgeschaltet wird. Der bekannte optische Schalter weist in dem Kern des Lichtwellenleiters einen schmalen Spalt auf. Der Spalt bildet eine ebene Grenzfläche zwischen einem optisch dichteren Medium, d.h. dem Material des Kerns des Lichtwellenleiters, und einem optisch dünneren Medium, d.h. einem gasförmigen Stoff in dem Spalt, so daß schräg auf die Grenzfläche fallendes, entlang des Lichtwellenleiters geführtes Licht an der Grenzfläche in Richtung eines angrenzenden Lichtwellenleiters totalreflektiert wird. Zum Umschalten in den transmittierenden Zustand, in dem das auf die Grenzfläche treffende Licht seine Ausbreitungsrichtung beibehält, wird in den Spalt eine Flüssigkeit geleitet, deren Brechungsindex dem Brechungsindex des Materials entspricht, aus dem der Kern des Lichtwellenleiters besteht. Als Vorrichtung zum wahlweisen Einleiten des Stoffs in seiner flüssigen oder gasförmigen Phase ist ein mit einer Heizeinrichtung an den Lichtwellenleiter angebrachtes Vorratsgefäß vorgesehen. Durch thermische Ausdehnung wird die Flüssigkeit in den durch die Mantelschicht in die Kernschicht des Lichtwellenleiters hineinragenden Schlitz gedrückt. In einer anderen Ausführungsform wird der im Schlitz befindliche flüssige Stoff durch Erhitzen in die Gasphase gebracht.
Nachteilig ist die aufwendige Herstellung des bekannten Schalters. Weiterhin besitzt der bekannte Schalter eine hohe optische Dämpfung, da der aus dem Lichtwellenleiter divergierend heraustretende Lichtstrahl im Bereich des Schlitzes nicht geführt ist. Daher kann im transmittierenden Schaltzustand ein Teil in den angrenzenden Lichtwellenleiter überkoppeln, was zu einem hohen Nebensprechen führt. Eine Realisierung eines optischen Mehrfachschalters mit mehreren Eingängen und Ausgängen bedarf entsprechend viele dieser bekannten Schaltelemente und wäre daher sehr aufwendig zu realisieren.
Aus der IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology - Part B, Vol. 18, No. 2, May 1995, Seiten 241 - 244 ist ein optischer Mehrfachschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
Ein entscheidender Nachteil dieses optischen Mehrfachschalters ist die Beschränkung auf einen Satz von N parallel zueinander ausgerichteter, in einer Ebene liegender optischer Eingänge. Eine Gestaltungsfreiheit bezüglich der Anordnung der optischen Ein- und Ausgänge ist auf Grund der Anordnung der die reflektierenden Flächen aufweisenden Ausnehmungen in einer Ebene sowie deren parallele Ausrichtung zueinander nicht gegeben. Damit ist mit diesem optischen Mehrfachschalter beispielsweise eine Verwendung zur Ankoppelung einer optischen Baugruppe oder eines lokalen Glasfasernetzes an bestehende optische Datenleitungen nicht ohne weiteres mögtich.
Weiterhin von Nachteil ist die große Anzahl der Schaltelemente. So weist der bekannte optische Mehrfachschalter bei N optischen Eingängen NxN einzelne Schaltelemente auf, die zum Umschalten zwischen dem reflektierenden und dem transmittierenden Schaltzustand einzeln von einem Roboter angesteuert werden müssen. Ein gleichzeitiges und damit schnelles Umschalten aller Schaltelemente ist damit nicht durchführbar.
Auf Grund der Vielzahl der in einer Ebene angeordneten Schaltelemente weist der bekannte optische Mehrfachschalter relativ lange optische Weglängen auf, so daß zur Vermeidung einer hohen optischen Dämpfung und von Nebensprechen eine Führung des Lichts mittels integrierten Wellenleitern vorgesehen ist.
Ausgehend von dem angeführten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen optischen Mehrfachschalter bereitzustellen, mit dem optische Eingänge so auf optische Ausgänge geschaltet werden können, daß beispielsweise eine optische Baugruppe oder ein lokales Glasfasemetz an bestehende optische Datenleitungen problemlos angekoppelt werden kann, und der ein einfaches und damit schnelles Umschalten zwischen dem reflektierenden und dem transmittierenden Schaltzustand gestattet, sowie der eine kompakte Bauweise und damit kleine optische Weglängen aufweist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den in Patentanspruch 1 sowie mit den in Patentanspruch 3 angegebenen Merkmalen. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Der erfindungsgemäße optische Mehrfachschalter nach Anspruch 1 weist 2xN optische Eingänge E1(n) und E2(n) und 2xN optische Ausgänge A1(n) und A2(n) auf, wobei n ein Index von 2 bis N, mit N größer gleich 2, ist. Durch wahlweise Reflexion oder Transmission an zwei Flächen können damit 2xN Lichtstrahlen aus den 2xN optischen Eingängen auf die 2xN optische Ausgänge geschaltet werden. Zur Bildung dieser zwei Flächen weist der Grundkörper des optischen Mehrfachschalters maximal zwei Ausnehmungen auf. Im transmittierenden Schaltzustand sind die Ausnehmungen mit einem Stoff gefüllt, dessen Brechungsindex etwa dem des transparenten Materials des Grundkörpers entspricht. Dadurch wird die Transmission der aus den N ersten optischen Eingängen E1(n) einfallenden Lichtstrahlen auf die N zweiten optischen Ausgänge A2(n) ermöglicht. im reflektierenden Schaitzustand sind die Ausnehmungen mit einem optisch dünneren Stoff gefüllt. Zwei Flächen der Ausnehmungen sind so geformt und so im Strahlengang angeordnet, daß im reflektierenden Schaltzustand die erste Fläche die aus den N ersten optischen Eingängen E1(n) einfallenden N Lichtstrahlen im wesentlichen auf die N ersten optischen Ausgänge A1(n) reflektiert, während die zweite Fläche die aus den N zweiten optischen Eingängen E2(n) einfallenden N Lichtstrahlen im wesentlichen auf die N zweiten optischen Ausgänge A2(n) reflektiert. Im wesentlichen handelt es sich bei den Reflexionen um Totalreflexionen an der Grenzfläche eines optisch dichteren Mediums, d. h. dem Grundkörper, zu einem optisch dünneren Medium, d. h. dem optisch dünneren Stoff in der Ausnehmung. Mindestens eine Vorrichtung füllt die Ausnehmungen wahlweise mit dem optisch dichteren oder dem optisch dünneren Stoff.
Gemäß einer Ausführungsform sind die beiden an der wahlweisen Reflexion oder Transmission beteiligten Flächen parallel zueinander angeordnet, so daß die N zweiten optischen Eingänge E2(n) und die N ersten optischen Ausgänge A1(n) auf gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers liegen. Hierzu kann der Grundkörper zwei Ausnehmungen oder eine Ausnehmung, beispielsweise mit einem parallelogrammförmigen Querschnitt, aufweisen.
Der erfindungsgemäße optische Mehrfachschalter nach Anspruch 3 weist wie der optische Mehrfachschalter nach Anspruch 1 2xN optische Eingänge E1(n) und E2(n) und 2xN optische Ausgänge A1(n) und A2(n) auf, wobei n jedoch ein Index von 1 bis N, mit N größer gleich 1, ist. Durch wahlweise Reflexion oder Transmission an zwei Flächen, gebildet durch maximal zwei Ausnehmungen im Grundkörper, können auch hier 2xN Lichtstrahlen aus den 2xN optischen Eingängen auf die 2xN optische Ausgänge geschaltet werden. Im Vergleich mit dem optischen Mehrfachschalter nach Anspruch 1 weist der Grundkörper dieses Schalters zwei zusätzliche, so geformte und so im Strahlengang der Lichtstrahlen angeordnete Flächen auf, daß im transmittierenden Schaltzustand durch Reflexion an diesen zusätzlichen Flächen die N zweiten optischen Eingänge E2(n) mit den N ersten optischen Ausgängen A1(n) optisch verbunden sind. Wie im optischen Mehrfachschalter nach Anspruch 1 sind auch hier im transmittierenden Schaltzustand die N ersten optischen Eingänge E1(n) mit den N zweiten optischen Ausgängen A2(n) und im reflektierenden Schaltzustand die N ersten und die N zweiten optischen Eingänge E1(n) bzw. E2(n) mit den N ersten bzw. den N zweiten optischen Ausgängen A1(n) bzw. A2(n) optisch verbunden.
Bevorzugt liegt eine der beiden zusätzlichen Flächen des Grundkörpers des optischen Mehrfachschalters nach Anspruch 3 gegenüber den N ersten optischen Ausgängen A1(n) und die andere zusätzliche Fläche gegenüber den N zweiten optischen Eingängen E2(n).
Vorteilhaft sind die beiden zusätzlichen Flächen in einem Winkel von 70° bis 110° zueinander angeordnet. Im transmittierenden Schaltzustand werden die von den N zweiten optischen Eingängen E2(n) kommenden, durch die Ausnehmung transmittierten Lichtstrahlen durch Reflexion an diesen beiden zusätzlichen Flächen auf die N ersten optischen Ausgänge A1(n) umgelenkt.
Die beiden zusätzlichen Flächen können Außenflächen des Grundkörpers entsprechen oder durch eine oder mehrere zusätzliche Ausnehmungen im Grundkörper gebildet sein.
Vorzugsweise werden die auf diese zusätzlichen Flächen einfallenden Lichtstrahlen totalreflektiert. Hierzu bilden diese Flächen Grenzflächen zwischen einem optisch dichteren Medium, d. h. dem Material der transparenten Teile des Grundkörpers, und einem optisch dünneren Medium, d. h. der äußeren Umgebung des Grundkörpers bzw. einem optisch dünneren Stoff oder Stoffgemisch im Innern der zusätzlichen Ausnehmungen im Grundkörper.
Grundlegender Vorteil der erfindungsgemäßen optischen Mehrfachschalter ist, daß die beiden für den Schaltvorgang verantwortlichen Grenzflächen nicht bewegt werden, und damit keine präzisen Bewegungen ausgeführt werden müssen. Durch die vorzugsweise Verwendung von kollimierten Lichtstrahlen sind keine aufwendig zu realisierende Wellenleiterstrukturen zur Strahlführung im Grundkörper erforderlich. Da der Strahl auch in den am Schaltvorgang beteiligten Ausnehmungen nicht divergiert, weisen die erfindungsgemäßen optischen Mehrfachschalter eine geringe optische Dämpfung und geringes Nebensprechen auf. Auf Grund der vielfältigen Ausgestaltungsmöglichkeiten der Ausnehmungen, lassen sich optische Mehrfachschalter mit unterschiedlicher Lage der Ein- und Ausgänge und mit unterschiedlichen Schaltungsmöglichkeiten realisieren. Darüberhinaus sind unabhängig von der Anzahl der optischen Eingänge nur zwei optisch hochwertige Flächen erforderlich, die durch nur maximal zwei Ausnehmungen gebildet werden. Bei einem äußerst kompakten und einfachen Aufbau ist daher mit den erfindungsgemäßen optischen Mehrfachschaltern die Möglichkeit zur preisgünstigen Massenfertigung gegeben.
Die Verwendung der Begriffe optischer Eingang sowie optischer Ausgang im Gegensatz zu dem Begriff optischer Kanal dient nur einer Vereinfachung der Beschreibung des optischen Mehrfachschalters. Auf Grund der Umkehrbarkeit der Lichtwege ist eine Verwendung in beiden Strahlrichtungen, also bidirektional, möglich.
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen optischen Mehrfachschalter mit Freistrahlen, d. h. mit nicht in Wellenleiterstrukturen geführten Lichtstrahlen, betrieben. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß das mittels Lichtwellenleiter herangeführte Licht vor dem Eintritt in den eigentlichen Schalter kollimiert oder fokussiert wird. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, in die optischen Mehrfachschalter integriert optische Strukturen zur Führung von Licht beispielsweise mittels Schicht- oder Grabenwellenleiterstrukturen aufzunehmen, wodurch aber ein komplexerer Aufbau des Grundkörpers erforderlich wird.
Die Lage der optischen Ein- und Ausgänge in den optischen Mehrfachschaltern ist nicht zwingend vorgegeben. Für N größer gleich 2 wird eine Anordnung bevorzugt, bei der die N ersten einfallenden Lichtstrahlen LS1(n) nicht mit den N zweiten einfallenden Lichtstrahlen LS2(n) in einer Ebene liegen. Hierbei wird jeweils eine in etwa parallele Anordnung der N ersten und eine in etwa parallele Anordnung der N zweiten optischen Eingänge bevorzugt. Die dadurch entstehenden Ebenen von einfallenden Lichtstrahlen und Ebenen von austretenden Lichtstrahlen können je nach Geometrie des verwendeten optischen Mehrfachschalters vielfältig zueinander angeordnet sein. Hierbei bevorzugt sind die optischen Eingänge E1(n) und E2(n) derart angeordnet, daß die Ebene der N ersten einfallenden Lichtstrahlen LS1(n) zu der Ebene der N zweiten einfallenden Lichtstrahlen LS2(n) in einem Winkel von 70° bis 110° liegt. Vorteilhaft sind hierzu die Ausnehmungen derart angeordnet, daß die Einfallswinkel der Lichtstrahlen auf eine Fläche einer Ausnehmung etwa 40° bis 50° betragen. Die Lage der Ausgänge zu den Eingängen ist dadurch vorgegeben, daß die aus den N ersten optischen Eingängen E1(n) transmittierte Lichtstrahlen auf die gleichen N zweiten optischen Ausgänge A2(n) fallen wie die in dem reflektierenden Schaltzustand aus den N zweiten optischen Eingängen E2(n) reflektierten Lichtstrahlen.
Hierdurch lassen sich vorteilhaft diese optischen Mehrfachschalter im Bereich der optischen Nachrichtentechnik, insbesondere zum wahlweise Verbinden oder Entkoppeln von optischen Nachrichtenkanälen sowie zum Einkoppeln von optischen Komponenten in bestehende optische Verbindungen, verwenden. Auf Grund der möglichen rechtwinkligen Anordnung der N zweiten optischen Eingänge E2(n) zu den N ersten optischen Eingängen E1(n) bei N gemeinsamen Ausgängen A2(n) oder auch 2N gemeinsamen Ausgängen A2(n) und A1(n), lassen sich mit den erfindungsgemäßen Mehrfachschaltern analog zu den in der Mikroelektronik bekannten Bussystemen mit rechtwinklig angeordneten Steckkarten und Platinen kompakte optische Bussysteme realisieren.
In einer ersten Ausführungsform der optischen Mehrfachschalter sind zwei Ausnehmungen im Grundkörper zur wahlweisen Reflexion oder Transmission von Licht vorgesehen. Die durch diese Ausnehmungen gebildeten, an der Reflexion beteiligten Flächen liegen in einer bevorzugten Anordnung zueinander in einem Winkel von etwa 70° bis 110°. Es sind jedoch auch andere Anordnungen dieser Flächen zueinander denkbar.
Auch bei der Geometrie des Querschnitts einer Ausnehmung in der Ebene des Strahlengangs eines Lichtstrahls sind viele Realisierungsmöglichkeiten je nach Art der gewünschten Strahlführung und der verwendeten Herstellungsverfahren gegeben. In den beiden einfachsten Fällen weist der Querschnitt im wesentlichen die Form eines Vierecks oder Dreiecks auf.
in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der optischen Mehrfachschalter ist nur eine Ausnehmung im Grundkörper enthalten, die die beiden Flächen bildet, an denen wahlweise Licht reflektiert oder transmittiert wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform liegen diese beiden Flächen in einem Winkel von etwa 70° bis 110° zueinander. Auch hier sind jedoch andere Anordnungen dieser Flächen zueinander denkbar. Beispiele für Querschnittsgeometrien der Ausnehmung sind ein dreieckförmiger und ein trapezförmiger Querschnitt. Wird die Ausnehmung durch einen Spalt gebildet, so ist beispielsweise ein V-förmiger oder wannenförmiger Querschnitt der Ausnehmung möglich.
Bevorzugt liegen bei der in etwa rechtwinkligen Anordnung der reflektierenden Flächen die N zweiten optischen Eingänge E2(n) und die N ersten optischen Ausgänge A1(n) auf der gleichen Seite des Grundkörpers.
Der Grundkörper, mit dem die erfindungsgemäßen optischen Mehrfachschalter realisiert werden, kann aus einem oder mehreren Stücken bestehen, wobei die Ausnehmungen an ihren Enden vorteilhafterweise durch Deckplatten verschlossen werden.
Flächen an denen Reflexionen stattfinden, sollten, um Streuung zu vermeiden, eine ausreichend hohe optische Qualität aufweisen. Flächen durch die Licht nur transmittiert wird, brauchen, da sie im transmittierenden Schaltzustand mit dem optisch dichteren Stoff in Kontakt stehen, keine hohe optische Oberflächenqualität aufzuweisen.
Der Grundkörper sollte zumindest im Strahlengang aus einem in dem verwendeten Wellenlängenbereich transparenten Material bestehen. Er kann auch völlig aus einem oder verschiedenen transparenten Materialien gefertigt sein. Als Materialien kommen beispielsweise transparente Polymere, wie gegebenenfalls fluoriertes Polymethylmethacrylat (PMMA), Gläser oder nach einem Sol-Gel-Prozeß hergestellte transparente Materialien in Frage.
Neben den beschriebenen Ausnehmungen kann der Grundkörper auch eine oder mehrere weitere Ausnehmungen aufweisen. Diese können so geformt und zusätzlich strukturiert sein, daß sie zur Aufnahme und Halterung von einzelnen oder zu Faserbändchen zusammengefaßten Lichtwellenleitern geeignet sind. Darüberhinaus können vorteilhaft Vorrichtungen zur Aufnahme von Fasersteckern integriert sein, um ein einfaches Verbinden mit den optischen Ein- und Ausgangslichtwellenleitern zu ermöglichen.
Mit solchen zusätzlichen Ausnehmungen können auch optische Elemente, wie Kugellinsen, Mikrolinsen, GRIN-Linsen und/ oder Zylinderlinsen, zur Kollimierung und/ oder Fokussierung, insbesondere von aus den Lichtwellenleitern divergierend heraustretenden Lichtstrahlen, im Grundkörper aufgenommen werden. Denkbar ist auch die Aufnahme von beispielsweise zeilenförmigen Mikrolinsenfeldern zur Bündelung von Lichtstrahlen mehrerer optischer Kanäle.
Es ist aber auch denkbar, eine oder mehrere zusätzliche Ausnehmungen so zu formen und im Strahlengang anzuordnen, daß durch sie hindurchtretende Lichtstrahlen gebündelt werden. Neben der Form dieser Ausnehmungen kann durch Variation des Brechungsindexverhältnisses zwischen dem transparenten Teil des Grundkörpers und dem Stoff oder Stoffgemisch im Innern dieser zusätzlichen Ausnehmungen die optischen Eigenschaften dieser als optische Komponenten dienenden Ausnehmungen eingestellt werden.
Darüberhinaus können die beiden Flächen der Ausnehmung bzw. der beiden Ausnehmungen, über die eine wahlweise Reflexion oder Transmission erreicht wird, und/ oder die beiden zusätzlichen Flächen des Grundkörpers so, beispielsweise als Zylinderlinse oder Mikrolinsenarray, geformt sein, daß im reflektierenden Schaltzustand Licht unter Bündelung reflektiert wird. Ebenfalls ist es denkbar, den Brechungsindex des optisch dichteren Stoffs so im Vergleich zu dem Brechungsindex des transparenten Materials des Grundkörpers einzustellen und die Ausnehmung bzw. die Ausnehmungen so zu formen, daß das transmittierte Licht gebündelt wird.
Bei dem im reflektierenden Schaltzustand in der Ausnehmung bzw. den beiden Ausnehmungen vorhandenen optisch dünneren Stoff oder Stoffgemisch, kann es sich beispielsweise um ein inertes Gas wie Argon oder auch um Luft handeln. Als optisch dichteren Stoff kann eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeitsgemisch verwendet werden. So eignet sich zur Anpassung des Brechungsindex an PMMA ein Gemisch aus Dekalin und Tetralin. Als optisch dünnerer Stoff könnte ebenfalls eine vorzugsweise mit dem optisch dichteren Stoff nicht mischbare Flüssigkeit verwendet werden.
Es kann vorteilhaft sein, zumindest die an der Reflexion beteiligten Flächen der Ausnehmungen zur Veränderung ihrer Benetzbarkeit einer zusätzlichen beispielsweise chemischen- bzw. plasmachemischen Behandlung zu unterziehen oder mit einem oder mehreren geeigneten Materialien zu beschichten. In diesem Zusammenhang kann auch eine Feinstrukturierung der relevanten Oberflächen von Vorteil sein.
Als Vorrichtung zum wahlweisen Füllen der an der Reflexion und Transmission beteiligten Ausnehmung kann beispielsweise außerhalb der Ausnehmung ein mit dieser verbundenes, in seinem Volumen veränderliches Flüssigkeitsreservoir vorgesehen sein. Durch eine auf das Flüssigkeitsreservoir von außen beispielsweise durch ein elektrisches Piezoelement, ein thermoelektrisches Element oder eine elektromagnetische Anordnung einwirkende Kraft wird nun der optisch dichtere Stoff oder der optisch dünnere Stoff in die Ausnehmung hineingedrückt, wodurch der optische Mehrfachschalter in den transmittierenden bzw. reflektierenden Schaltzustand umschaltet. Sind zwei Ausnehmungen an der wahlweisen Reflexion oder Transmission beteiligt, so können diese je eine Füllvorrichtung oder eine mit diesen verbundene gemeinsame Füllvorrichtung aufweisen.
In einer anderen Ausführungsform gelangt der optisch dichtere Stoff durch mit der Erwärmung bzw. dem Abkühlen des optisch dichteren und/ oder des optisch dünneren Stoffs einhergehenden thermischen Ausdehnung bzw. Kontraktion in die betreffende Ausnehmung. Hierzu weist die Vorrichtung mindestens ein schaltbares, mit dem optisch dünneren Stoff und/ oder optisch dichteren Stoff in Kontakt stehendes Heizelement und/ oder Kühlelement auf.
In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eine Mikropumpe zum wahlweise Leeren oder Füllen der Ausnehmung vorgesehen.
Die Vorrichtung zum Füllen bzw. Leeren der Ausnehmung mit einem optisch dünneren bzw. optisch dichteren Stoff kann im Grundkörper oder außerhalb des Grundkörpers angebracht sein.
Zumindest Teile des Grundkörpers und/ oder der Füllvorrichtung können vorteilhaft mit mikrotechnischen Verfahren, beispielsweise mittels des LIGA-Verfahrens, hergestellt werden.
Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung:
  • Figur 1a
    einen optischen Mehrfachschalter mit über GRIN-Linsen angekoppelten Lichtwellenleitern in perspektivischer Darstellung,
  • Figur 1b
    einen Schnitt durch den optischen Mehrfachschalter von Figur 1a mit einer V-förmigen Ausnehmung,
  • Figur 2a
    den Schnitt entsprechend Figur 1b zusammen mit dem Strahlengang im reflektierenden Schaltzustand,
  • Figur 2b
    einen Schnitt durch den optischen Mehrfachschalter nach Figur 2a in der Ebene zweier einfallender Lichtstrahlen im transmittierenden Schaltzustand,
  • Figur 3
    einen Schnitt durch einen optischen Mehrfachschalter mit zwei Ausnehmungen, deren reflektierende Flächen etwa im rechten Winkel zueinander stehen im reflektierenden Schaltzustand,
  • Figur 4
    einen Schnitt durch einen optischen Mehrfachschalter mit zwei Ausnehmungen, deren reflektierende Flächen parallel zueinander angeordnet sind im reflektierenden Schaltzustand,
  • Figur 5
    einen Schnitt durch einen optischen Mehrfachschalter mit einer parallelogrammförmigen Ausnehmung im reflektierenden Schaltzustand,
  • Figur 6
    einen Schnitt durch einen optischen Mehrfachschalter mit einer Ausnehmung und zwei zusätzlichen reflektierenden Flächen am Grundkörper im transmittierenden Schaltzustand,
  • Figur 7a
    einen Schnitt senkrecht zur Schnittebene des in Figur 5 gezeigten optischen Mehrfachschalters im reflektierenden Zustand, mit Vorrichtung zum Füllen der Ausnehmung,
  • Figur 7b
    den optischen Mehrfachschalter nach Figur 7a im transmittierenden Zustand,
    • Figur 1a zeigt in schematischer perspektivischer Darstellung einen erfindungsgemäßen optischen Mehrfachschalter mit über GRIN-Linsen 16 angekoppelten Lichtwellenleitern 15. In dem gezeigten Ausschnitt sind 4x4 Lichtwellenleiter, beispielsweise Glasfasern, die über GRIN-Linsen 16 zur Kollimierung der Lichtstrahlen an den Grundkörper 1 gekoppelt sind, erkennbar. Anstelle der hier gezeigten einzelnen Lichtwellenleiter könnten auch Faserbändchen beispielsweise über Steckverbindungen an den optischen Mehrfachschalter angekoppelt sein. Nicht dargestellt sind eine sich durch den Grundkörper 1 erstreckende Ausnehmung sowie eine Vorrichtung zum wahlweise Füllen der Ausnehmung mit einem optisch dichteren oder optisch dünneren Stoff. Sich gegenüberliegende Lichtwellenleiter sind im transmittierenden Schaltzustand miteinander verbunden. Senkrecht zueinander stehende Lichtwellenleiter sind im reflektierenden Schaltzustand miteinander verbunden.
    Figur 1b zeigt einen Schnitt durch den Mehrfachschalter nach Figur 1a mit zwei sich gegenüberliegenden und zwei senkrecht hierzu stehenden Lichtwellenleitern. Im Innern des Grundkörpers 1 befindet sich eine sich durch den gesamten Grundkörper erstreckende V-förmige Ausnehmung 11.
    In Figur 2a ist der Strahlengang in einem optischen Mehrfachschalter, wie er in Figur 1 b dargestellt ist, im reflektierenden Schaltzustand angedeutet.
    Ein aus dem Eingang E1(n) einfallender Lichtstrahl LS1(n) trifft unter einem Winkel von etwa 45° auf eine durch eine V-förmige Ausnehmung 11 gebildete Fläche 12. Da sich im Innern der Ausnehmung 11 des transparenten Grundkörpers 1 ein optisch dünnerer Stoff 4, beispielsweise Luft, befindet, wird der einfallende Lichtstrahl LS1(n) in Richtung des optischen Ausgangs A1(n) totalreflektiert. Gleichzeitig wird der aus dem Eingang E2(n) einfallende Lichtstrahl LS2(n) an der Fläche 13 in Richtung des Ausgangs A2(n) totalreflektiert. In einem optischen Mehrfachschalter können mehrere solcher Ein- und Ausgänge nebeneinander angeordnet sein, wie dies in Figur 1a mit 2x4 parallelen optischen Eingängen und 2x4 parallelen optischen Ausgängen gezeigt wurde. Die einfallenden Lichtstrahlen LS1(n) und LS2(n) liegen jeweils in einer Ebene, wobei beide Ebenen zueinander in einem Winkel von 90° liegen.
    Der transmittierende Schaltzustand eines optischen Mehrfachschalters nach Figur 2a mit 2x2 parallelen optischen Eingängen und 2x2 parallelen optischen Ausgängen ist in Figur 2b in der Ebene der einfallenden parallelen Lichtstrahlen LS1(1) und LS1(2) dargestellt. Die beiden Lichtstrahlen treten durch die mit einem optisch dichteren Stoff 26 gefüllte Ausnehmung 11 hindurch. Die parallelen optischen Eingänge E1(1) und E1(2) sind mit den parallelen optischen Ausgängen A2(1) bzw. A2(2) verbunden.
    Nicht gezeigt sind die beiden parallelen optischen Ausgänge A1(1) und A1(2) sowie die beiden parallelen optischen Eingänge E2(1) und E2(2), die senkrecht zu der gezeigten Ebene liegen.
    Der optische Mehrfachschalter nach Figur 2a kann auch mit zwei dreieckförmigen Ausnehmungen 7,8 im Grundkörper 1 realisiert werden (Figur 3). Die durch die Ausnehmungen 7,8 gebildeten Flächen 9 und 10 liegen etwa im rechten Winkel zueinander. In dem hier dargestellten reflektierenden Schaltzustand enthalten beide Ausnehmungen 7, 8 einen optisch dünneren Stoff 4, so daß die Eingänge E1(n) und E2(n) mit den Ausgängen A1(n) bzw. A2(n) verbunden sind.
    In Figur 4 liegen die durch die viereckförmigen Ausnehmungen 2, 3 gebildeten Flächen 5, 6 in etwa parallel zueinander, wodurch der Eingang E2(n) und der Ausgang A1(n) auf sich gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers 1 liegen.
    Der Mehrfachschalter nach Figur 4 kann auch unter Beibehaltung der Funktionalität mit nur einer beispielsweise parallelogrammförmigen Ausnehmung realisiert werden, wie dies in Figur 5 dargestellt ist. Hier werden die beiden reflektierenden Flächen 21, 22 durch eine Ausnehmung 20 gebildet.
    Figur 6 zeigt einen optischen Mehrfachschalter mit einer dreieckförmigen Ausnehmung 25 und zwei zusätzlichen reflektierenden Flächen 29, 30 am Grundkörper 1. Die Fläche 30 liegt gegenüber den Eingängen E1(n) und die Fläche 29 gegenüber den Ausgängen A1(n). In dem dargestellten transmittierenden Schaltzustand wird der Lichtstrahl LS1(n) durch die Seitenflächen 27 und 28 der Ausnehmung 25 nicht abgelenkt, da die Ausnehmung 25 mit einem optisch dichteren, in etwa an den Brechungsindex des Materials des Grundkörpers 1 angepaßten Stoff 26 gefüllt ist. Der aus dem Eingang E2(n) einfallende Lichtstrahl LS2(n) tritt durch die Ausnehmung 25 unabgelenkt hindurch und trifft unter zweimaliger Totalreflexion an den Flächen 30 und 29 des Grundkörpers 1 auf den optischen Ausgang A1(n).
    Im reflektierenden Schaltzustand zeigt der optische Mehrfachschalter nach Figur 6 die gleiche Funktionalität wie der in Figur 2a dargestellte Schalter. Ist nämlich die Ausnehmung 25 mit einem optisch dünneren Stoff gefüllt, so werden über Totalreflexion an den Flächen 27 und 28 die optischen Eingänge E1(n) und E2(n) mit den optischen Ausgängen A1(n) bzw. A2(n) optisch verbunden.
    Die zusätzlichen, in einem Winkel von 90° zueinander liegenden Flächen 29, 30 können, wie in diesem Beispiel, zwei Außenflächen des Grundkörpers 1 entsprechen oder durch eine oder mehrere zusätzliche, mit einem im Vergleich zum Grundkörper optisch dünneren Stoff gefüllten Ausnehmungen des Grundköpers gebildet sein.
    Der optische Mehrfachschalter nach Figur 6 ermöglicht auf Grund der senkrechten Anordnung der optischen Eingänge E2(n) und der optischen Ausgänge A1(n) zu den optischen Eingängen E1(n) und optischen Ausgängen A2(n) eine einfache Realisierung eines optischen Bussystems, analog den in der Kommunikationstechnik bekannten Bussystemen mit senkrecht zu den elektrischen Leiterbahnen angeordneten Steckkarten und Steckplatinen.
    Figur 7a zeigt einen Schnitt durch einen optischen Mehrfachschalter beispielsweise nach Figur 5 entlang des einfallenden Lichtstrahls LS1(n) und senkrecht zu der in Figur 5 gezeigten Schnittebene. In dem gezeigten reflektierenden Schaltzustand ist die Ausnehmung 20 im Bereich des Strahlengangs mit dem optisch dünneren Stoff 4 gefüllt. Der aus dem Eingang E1(n) einfallende Lichtstrahl wird an der Fläche 21 reflektiert. Der reflektierte Strahl sowie der aus dem Eingang E2(n) einfallende Lichtstrahl liegen etwa senkrecht zu der Schnittebene. Der an der Fläche 22 reflektierte Lichtstrahl LS2(n) trifft auf den Ausgang A2(n). Mit der Ausnehmung 20 sind eine mit dem optisch dichteren Stoff 26 gefüllte Kammer 35 und ein Hohlraum 34 verbunden. Die Kammer 35 in dem Grundkörper 1 ist nach außen mit einer Membran 31 abgeschlossen. Der Hohlraum 34 ist durch eine sich auf Abstandshaltern 33 befestigten Membran 32 abgeschlossen.
    Durch Einwirken einer äußeren Kraft F auf die Membran 31 verkleinert sich das Volumen der Kammer 35, wodurch der optisch dichtere Stoff 26, eine Flüssigkeit, in die Ausnehmung 20 gedrückt wird. Entsprechend der Volumenverkleinerung der Kammer 35 kann sich das Volumen des Hohlraums 34 durch eine Dehnung der Membran 32 erweitern. Wenn der optisch dünnere Stoff 4 ein Gas ist, ist es aufgrund dessen Kompressibilität auch denkbar, statt der Membran 32 einen starren Abschluß des Hohlraums 34 vorzusehen. Der resultierende transmittierende Schaltzustand, bei dem der optische Eingang E1(n) mit dem optischen Ausgang A2(n) verbunden ist, ist in Figur 7b dargestellt. Die auf die Membran 31 wirkende Kraft F kann beispielsweise durch eine elektromagnetische oder piezoelektrische Betätigungseinrichtung hervorgerufen werden. Es ist auch eine thermoelektrische Einrichtung beispielsweise mittels einer Bimetallanordnung denkbar.
    Bezugszeichenliste
    1
    Grundkörper
    2
    Ausnehmung mit viereckigem Querschnitt
    3
    Ausnehmung mit viereckigem Querschnitt
    4
    optisch dünnerer Stoff
    5
    reflektierende Fläche
    6
    reflektierende Fläche
    7
    Ausnehmung mit dreieckigem Querschnitt
    8
    Ausnehmung mit dreieckigem Querschnitt
    9
    reflektierende Fläche
    10
    reflektierende Fläche
    11
    Ausnehmung mit V-förmigem Querschnitt
    12
    reflektierende Fläche
    13
    reflektierende Fläche
    15
    Lichtwellenleiter
    16
    GRIN-Linse
    20
    Ausnehmung mit parallelogrammförmigem Querschnitt
    21
    reflektierende Fläche
    22
    reflektierende Fläche
    25
    Ausnehmung mit dreieckförmigem Querschnitt
    26
    optisch dichterer Stoff
    27
    Fläche
    28
    Fläche
    29
    reflektierende Fläche des Grundkörpers
    30
    reflektierende Fläche des Grundkörpers
    31
    Membran
    32
    Membran
    33
    Abstandshalter
    34
    Hohlraum
    35
    Kammer

    Claims (20)

    1. Optischer Mehrfachschalter mit N ersten optischen Eingängen E1(n), wobei die N ersten optischen Eingänge E1(n) wahlweise auf N erste optische Ausgänge A1(n) oder auf N zweite optische Ausgänge A2(n) geschaltet werden können,
      der einen Grundkörper (1) aufweist, der zumindest im Bereich der Strahlengänge transparent ist,
      und der Ausnehmungen (2, 3; 7, 8; 11; 20) zur wahlweisen Reflexion oder Transmission von Licht aufweist,
      wobei, wenn die Ausnehmungen mit mindestens einem im Vergleich zum transparenten Material des Grundkörpers optisch dünneren Stoff (4) gefüllt sind, die einfallenden N Lichtstrahlen von Flächen (5, 6; 9,10; 12, 13; 21, 22) der Ausnehmungen totalreflektiert werden, und
      wobei, wenn die Ausnehmungen mit mindestens einem Stoff (26) gefüllt sind, dessen Brechungsindex etwa dem des transparenten Materials des Grundkörpers entspricht, die einfallenden N Lichtstrahlen durch die Ausnehmungen hindurchgehen, und
      der mindestens eine Vorrichtung aufweist, die die Ausnehmungen wahlweise im reflektierenden Schaltzustand mit dem optisch dünneren Stoff (4) oder im transmittierenden Schaltzustand mit dem optisch dichteren Stoff (26) füllt,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß der optische Mehrfachschalter zusätzlich N zweite optische Eingänge E2(n) aufweist, und
      daß N größer gleich 2 ist, und
      daß der Grundkörper (1) maximal 2 Ausnehmungen (2, 3; 7, 8; 11; 20) zur wahlweisen Reflexion oder Transmission von Licht aufweist,
      wobei zwei Flächen (5, 6; 9, 10; 12, 13; 21, 22) der Ausnehmungen so geformt und so im Strahlengang der einfallenden 2xN Lichtstrahlen angeordnet sind,
      daß im reflektierenden Schaltzustand die N ersten optischen Eingänge E1(n) mit den N ersten optischen Ausgängen A1(n) und die N zweiten optischen Eingänge E2(n) mit den N zweiten optischen Ausgängen A2(n) optisch verbunden sind, und
      daß im transmittierenden Schaltzustand die N ersten optischen Eingänge E1(n) mit den N zweiten optischen Ausgängen A2(n) optisch verbunden sind.
    2. Optischer Mehrfachschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flächen (5, 6 bzw. 21, 22) der Ausnehmungen (2, 3) bzw. der Ausnehmung (20), an denen im reflektierenden Schaltzustand die einfallenden Lichtstrahlen totalreflektiert werden, parallel zueinander angeordnet sind.
    3. Optischer Mehrfachschalter mit N ersten optischen Eingängen E1(n), wobei die N ersten optischen Eingänge E1(n) wahlweise auf N erste optische Ausgänge A1(n) oder auf N zweite optische Ausgänge A2(n) geschaltet werden können,
      der einen Grundkörper (1) aufweist, der zumindest im Bereich der Strahlengänge transparent ist,
      und der Ausnehmungen (25) zur wahlweisen Reflexion oder Transmission von Licht aufweist,
      wobei, wenn die Ausnehmungen (25) mit mindestens einem im Vergleich zum transparenten Material des Grundkörpers optisch dünneren Stoff (4) gefüllt sind, die einfallenden N Lichtstrahlen von Flächen (27, 28) der Ausnehmungen (25) totalreflektiert werden, und
      wobei, wenn die Ausnehmungen (25) mit mindestens einem Stoff (26) gefüllt sind, dessen Brechungsindex etwa dem des transparenten Materials des Grundkörpers entspricht, die einfallenden N Lichtstrahlen durch die Ausnehmungen (25) hindurchgehen, und
      der mindestens eine Vorrichtung aufweist, die die Ausnehmungen (25) wahlweise im reflektierenden Schaltzustand mit dem optisch dünneren Stoff (4) oder im transmittierenden Schaltzustand mit dem optisch dichteren Stoff (26) füllt, -
      dadurch gekennzeichnet,
      daß der optische Mehrfachschalter zusätzlich N zweite optische Eingänge E2(n) aufweist, und
      daß N größer gleich 1 ist, und
      daß der Grundkörper (1) maximal 2 Ausnehmungen (25) zur wahlweisen Reflexion oder Transmission von Licht aufweist, und
      daß zwei Flächen (29, 30) des Grundkörpers (1) und zwei Flächen (27, 28) der Ausnehmungen (25) so geformt und so im Strahlengang der einfallenden 2xN Lichtstrahlen angeordnet sind,
      daß im reflektierenden Schaltzustand die N ersten optischen Eingänge E1(n) mit den N ersten optischen Ausgängen A1(n) und die N zweiten optischen Eingänge E2(n) mit den N zweiten optischen Ausgängen A2(n) optisch verbunden sind, und
      daß im transmittierenden Schaltzustand die N ersten und die N zweiten optischen Eingänge E1(n) bzw. E2(n) mit den N zweiten bzw. den N ersten optischen Ausgängen A2(n) bzw. A1(n) optisch verbunden sind.
    4. Optischer Mehrfachschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden Flächen (29, 30) des Grundkörpers (1) eine Fläche (29) den N ersten optischen Ausgängen A1(n) und eine Fläche (30) den N zweiten optischen Eingängen E2(n) gegenüberliegt.
    5. Optischer Mehrfachschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den Eingängen E2(n) und den Ausgängen A1(n) gegenüberliegenden Flächen (29, 30) des Grundkörpers (1) in einem Winkel von 70° bis 110° zueinander angeordnet sind.
    6. Optischer Mehrfachschalter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flächen (29, 30) des Grundkörpers durch mindestens eine zusätzliche Ausnehmung im Grundkörper gebildet werden.
    7. Optischer Mehrfachschalter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß N größer gleich 2 ist, und daß die N ersten optischen Eingänge E1(n) und die N zweiten optischen Eingänge E2(n) derart angeordnet sind, daß jeweils die N ersten einfallenden Lichtstrahlen LS1(n) und die N zweiten einfallenden Lichtstrahlen LS2(n) in einer Ebene liegen, wobei beide Ebenen zueinander in einem Winkel von 70° bis 110° liegen.
    8. Optischer Mehrfachschalter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) genau zwei Ausnehmungen (2, 3 bzw. 7, 8) zur wahlweisen Reflexion oder Transmission von Licht aufweist.
    9. Optischer Mehrfachschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flächen (9,10) der Ausnehmungen (7, 8), an denen im reflektierenden Schaltzustand die einfallenden Lichtstrahlen totalreflektiert werden, in einem Winkel von 70° bis 110° zueinander angeordnet sind.
    10. Optischer Mehrfachschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper genau eine Ausnehmung (11, 20, 25) zur wahlweisen Reflexion oder Transmission von Licht aufweist.
    11. Optischer Mehrfachschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flächen (12, 13; 27, 28) der Ausnehmung (11; 25), an denen im reflektierenden Schaltzustand die einfallenden Lichtstrahlen totalreflektiert werden, in einem Winkel von 70° bis 110° zueinander angeordnet sind.
    12. Optischer Mehrfachschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
      mindestens eine der reflektierenden Flächen so geformt ist, daß auftreffendes Licht durch Reflexion an dieser Fläche zumindest teilweise gebündelt wird.
    13. Optischer Mehrfachschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
      der Grundkörper mindestens eine weitere Ausnehmung zur Aufnahme und Halterung von Lichtwellenleitern, insbesondere von einzelnen Glas- oder Kunststoffasern, deren Faserbändchen oder Fasersteckem, aufweist.
    14. Optischer Mehrfachschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
      der Grundkörper mindestens eine weitere Ausnehmung zur Aufnahme und Halterung von mikrooptischen Elementen, insbesondere Mikrolinsen oder GRIN-Linsen, aufweist.
    15. Optischer Mehrfachschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
      der Grundkörper im Strahlengang mindestens eine weitere so geformte Ausnehmung aufweist, daß auf diese Ausnehmung treffende Lichtstrahlen unter Bündelung derselben transmittiert werden.
    16. Optischer Mehrfachschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper integriert optische Wellenleiterstrukturen aufweist.
    17. Optischer Mehrfachschalter nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (2, 3; 7, 8; 11; 20; 25) mit mindestens einer in ihrem Volumen veränderbaren Kammer (35) verbunden sind, wobei die Kammer (35) zumindest teilweise mit dem optisch dichteren Stoff (26) gefüllt ist, und daß zum Umschalten vom reflektierenden in den transmittierenden Schaltzustand das Volumen der Kammer (35) durch mindestens eine, beispielsweise elektromagnetisch, thermoelektrisch oder piezoelektrisch angetriebene Vorrichtung verkleinert wird und dadurch der optisch dichtere Stoff (26) in die Ausnehmungen gedrückt wird.
    18. Optischer Mehrfachschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zum wahlweise Füllen der an der wahlweisen Reflexion oder Transmission beteiligten Ausnehmungen (2, 3; 7, 8; 11; 20; 25) vorgesehenene Vorrichtung mindestens eine mit den Ausnehmungen verbundene Mikropumpe aufweist.
    19. Optischer Mehrfachschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zum wahlweise Füllen der an der wahlweisen Reflexion oder Transmission beteiligten Ausnehmungen (2, 3; 7, 8; 11; 20; 25) vorgesehenene Vorrichtung mindestens ein schaltbares, mit dem optisch dünneren Stoff und/ oder optisch dichteren Stoff in Kontakt stehendes Heizelement und/ oder Kühlelement aufweist.
    20. Verwendung eines oder mehrerer optischer Mehrfachschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zur Realisierung eines optischen Bussystems.
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